在许多测量温度的方法中，先进的光学原理与光纤的结合提供了非常不同的方法，具有应用上的优点和实现上的局限性。
这这篇文章的前一部分研究了基于光纤布拉格光栅(FBG)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的两种光纤温度传感方法。目前正在研究其他复杂的光电技术，其中一些只是适度的“野外”使用。其中包括:
还正在研究其他基于纤维的方法，并且在某些情况下，在某种程度上用于研究或工业环境。他们之中：
- Fabry-Pérot干涉仪(1897):它使用一对干涉仪，基于两个高度反射的镜子相互面对，形成驻波腔谐振器，镜面间距距离仅为50 μm(图1)．这种微间距受到通过材料热膨胀测量的温度的影响，因此峰值透射波长可以指示温度。自探测光和反射光可以发送通过单一纤维,纤维是只用于运输的光而不是实际的传感器,这就是所谓的一个外在光纤传感器(内在传感器相比,光纤本身作为一个传感器)。
这些微粒法布里-珀罗干涉仪可以以不同的方式构造,如通过维护两个纤维之间的气隙以一些机械装置,或者通过使用两个融合拼接(两个光纤的低损耗加入结束),是由反射将电介质涂料应用于纤维的目的。
- 瑞利散射:这是光在散射中心的散射，由于光纤的微小变化，散射中心比波长小得多。这导致了光纤折射率的波动，这些变化随温度而变化。这是一个非常微弱的影响，所以这是一个非常不同的现象来利用。
- 拉曼散射和拉曼光谱是广泛使用的材料分析技术（包括在密封包装或外壳内部）。在评估中泵入物质的能量。该系统探讨关键回应的波长 - 随着组成原子放松返回其无意识的休息状态。随着温度变化，该后散射的能量水平也是变化的，其特征在于复杂但最终的方程。
拉曼散射温度传感器系统可以用很长的光纤，甚至几十公里长的光纤。该系统需要测量刚好高于和刚好低于泵波长(相当于几十纳米的波长)的波长组件的功率，以确定入射能量与返回能量的功率比。空间分辨率在1米左右。温度分辨率可达1k量级，非常适合监测油气管道。
- 布里渊散射:这是一种非线性散射现象，它利用折射率和声速的温度依赖性，共同决定声子布里渊频移的大小。[声子不是光子:光子是能量的一种形式，但声子是晶格结构中振荡的一种模式。光子可以看作是波和粒子，它们在物理上是可观测的实体。声子是一种振动模式，既不是波也不是粒子。］
在受激布里渊散射和布里渊光时延分析(BOTDA)中，将皮秒光脉冲注入光纤。另一束弱连续波探测束也被注入，但方向与皮秒脉冲相反。然后在脉冲和探测光束之间的光频差与局部布里渊位移(光纤应变和温度的函数)重合的位置放大探测光束。使用可变的光频差，就可以绘制布里渊频率图以及温度与位置的关系。
如果瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射看起来很深奥，那么，它们确实是深奥的。简而言之，经过一段没有任何缺陷或异常特征的光纤后向散射的光，可以在光谱上分解为三个不同的峰，对应于三个现象(图2)：
- 瑞利散射:在光纤芯中传播的电磁波与散射中心、二氧化硅杂质和增强添加剂相互作用。
- 拉曼散射:拉曼效应是光和硅分子的热振动之间的相互作用，高度依赖于光谱水平的温度。
- 布里渊散射:布里渊效应起源于光子-声-声子相互作用。它产生的光与入射光相比频移约10 GHz。
如果发射的光子比吸收的光子具有更多的能量，这种能量差称为反斯托克斯位移;当发射的光子的能量小于吸收的光子时，这种能量差被称为Stokes位移。
基于光纤的温度传感的优缺点
与任何技术资源一样，光纤温度传感有优点和缺点。在广泛的条件下，在“加上”方面：
- 它对附近的电磁辐射甚至核辐射都有很强的免疫力。
- 由于它在传感端是非电子的，它可以用于本质安全考虑适用的地方。
- 纤维本身重量轻、柔韧、紧凑。
- 该纤维坚固耐用，能承受高温和恶劣环境，如深钻孔。
- 光纤传感器可以安装在距离电子器件一定距离的地方。
- 标准的商用光纤传感器可用于其中一些方法
然而，也有缺点:
- 这些都是复杂的，先进的方法，并将技术与应用程序匹配可能是困难的。
- 该系统需要激光器作为光源和先进的光学测量仪器，如光谱分析仪。
- 使用光纤传感器开发测量系统可能会很复杂，而且需要高级用户培训。
- 基本的物理原理也很复杂，复杂，诚然很难理解;这可能导致实现困难、故障排除问题和对度量缺乏信心。
- 评估系统级准确性可能是一个挑战。
- 虽然光纤不昂贵，但具有激光器和频谱分析仪的整体系统可以大而且昂贵。
光纤超越温度传感
虽然这篇文章的重点是光纤温度传感，但它们的用途并不仅限于那些公认的重要物理参数。它们已经在真实世界中被用于测量大型结构中的微弯曲，包括布里渊散射作为分布式应变传感器的使用(图4)．
还有许多研究项目和高级项目调查使用这些纤维和集成电光，以及其他光子元件来感知其他物理包括微型和总尺寸磁场，如另一个例子。
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外部引用
温度传感
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散射
背景和相关
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- OSA出版，“基于侧磨光纤和磁流体的全光纤矢量磁场传感器“
- 光子学，“LIGO继续制造波浪“
- 光学学会，“opn的Ligo-Virgo“
了下:传感器提示
